Устройство для управления двумя комплектами вентилей мостовых тиристорных преобразователей тока,включенных по встречно-параллельной схеме Советский патент 1983 года по МПК H02P5/16 

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю Ц ее с я тем, что ключевой дискриминатор выполнен в виде первого операционного усилителя, второго операционного усилителя и элемента НЕ-И, причем выход элемента НЕ-И через первый тенератор формирователя синхроимпульсов, первый вход элемента НЕ-И JM второй вход которого подключен ко входному блоку, и через первый вход элемента со вторым входом.которого через второй генератор соединен выход входного элемента подключён на хронирующий вход 1 соединенного по входу О с выходом первого операционного усилителя и по входу К с выходом второго операционного усилителя бистабильного триггерного , прямой и инверсный выхода IQ, С Ыоторого подключены к обоим вентильным комплектам, а червз вто рой и третий элементы НЕтИШ, к другим входам которых подключены собтг ветственно Л - и К -вхрды бистаб ильного триггерного каскада, через четг вертый элемент НЕ-ИЛИ, вход кр«орО го через пятый элемент , входы которого подключены к входному блоку и к э.лементу HjS-H/ и чер«з элемент задержки - к распределительному

блоку для запирания управляю1№х импульсов, а на прямой выход бистабильного триггерного каскада подключен переключатель полярности.

3.Устройство по пп. 1 и.2, о тл и j а ю щ е е с я тем, что отрицательнш вход первого операционного усилителя предназначен для подключения положительного опорного напряжения (+U)г пбложительньй вход втог рого операционного урялителя предназначен для подключения отрицательного опорного напряжения (-U), а (эстальнце входы - заданного значения тока (Зэо).

4.Устройство по пп. 1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что операционные усилители работают в.режиме пе-р ключения с гистерезисом.

5.Устройст во по пп. 1-4, о т л ич а ю вд ее с я тем, что входной блок выполнен в виде элемента ИЛИ, входы которого предназначены для подачи сигналов длительности прохождения тока и управляющих импульсов.

6.Устройство по пп . 1-5, о тл и ч а ю щ е, е с я тем, чтр бистабильный триггерный каскад выполнен в виде DK-триггера.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУМЯ КОМПЛЕКТАМИ ВЕНТИЛЕЯ МОСТОВЫХ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА/ ВКЛЮЧЕННЫХ ПО ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СХЕМ работгиощих без уравнительного тока и находящихся в контуре регулирования скорости вращения .двигателя постоянного тока с подконтуром регулирования тока, который .имеет переключатель полярности для определения знака управляющего напряжения, отличающееся тем, что ключевой дискриминатор, входы которого предназначены для подключения двух опорных напряжений (+U,--U) и заданного значения тока () подключен к бистальному триггерному каскаду, выходы которого предназначены для подключения обоих вентильных комплектов, соединены с переключателем полярности и распределительным блоноц для запирания управлякшшх импульсов, выходы которого предназначены для соединения с вентильньми комплектами и подключены к формирователю синхроимпульсов, причем его выход соединен с бистабильньш триггерным каскадом, а его вход - с входным блоком, который по выходу связан со входом распределительного блока для запирания управляющих импульсов, другие входы которого подключены к выходам ключевого дискриминатора. 00 00 00

Изобретение относится к электротехнике и может применяться в устройствах рег9лирова.ния скорости вращения высокообс отных малоиндуктивных двигателей постоянного тока в обоих направлениях.

в устройствах регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока в обоих направлениях, построенных по схеме без уравнительного тока, питание двигателя осуществляется от сети переданного напряжения через два комплекта вентилей, (тиристоров) преобразователя, включенных по встречно-параплел1ьно.й или перекрестной рхеме. При этом для реализации процесса регулирования необходимо подавать управляющие импульсы на один из вентильных комплек тов, а вентильные комплекты должны переключаться в течение как более короткого времени в зависимости от направления моментов. Эти процессы перек;вочения вентильных комплектов упраАлугются специальной схемой в устройстве регулирования. Решение этой задачи в форме логического устройства известно из DT-PS20, 42107, Н 02 m 7/20 для реверсивных преобразователей без уравнительного тока, в частности построенных по встречно-па раллельйсй схеме. ЛогиЧ€ ское переключающее устройство сос:тойт в основном я3 пяти взаимодей; - СТВУ10ЩИХ операционных усилителей.

На вход первого операционного усилителя подаётся заданное значение тока/ и в зависимости от величины Фактического тока, который действует через второй операционный усилитель на клйчевой транзистор, первый операционный усилитель переключается .либр в режим накрпителя, либо в режим компаратора. Прлярность сигнала на выходе первого операционного усилителя определяет,, на какой ; из вентильных комплектов, подключенных

к первому из операционных усилителей через третий и четвертьда операционные усилители, подаются управляющие импульсы. Из двух сигналов ка выходе

20 третьего и четвертого операционных усилителей формируется, кроме трго, сигнал для затирания и сЗтпирания регулятора тока. К тому же сигнал заданного тока и выходной сигнал первого операционного Усилителя через ключевые транзисторы поступают на входы пятого онерационного усилителя/ крторый вык абатывает сигнал с неизменным знаком, подаваемый на ре-

30 гулятор тока в качестве заданного значения.

Недостатком такого логического переключающего устройства является нечувствительность к мгшым заданным значениям торка,так как для исключения сбоев за счет высших гармоник первый операционный усилитель должен работать с определённЕт гистерезисом Таким образом для такого логического переключающего устройства возникает зона нечувствительности, в которой переключения регулятора тока не происходят. Кроме того, переключение осуществляется только в функции знака заданного значения тока, т.е. величина зоны нечувствительности не определяется. При фактическом .значении тока, равном О, и при одновременном запирании обоих вентильных комплектов необходимо блокировать также с помощью дополнительного сигнала регулятор тока, чтобы исключить пики тока вследствие интерполяции регулятора тока.

Цель изобретения - повышение надежности работы обоих вентильных комплектов мостового преобразователя с одновременным повышением эффективности устройства управления, снижением аппаратурных затрат и обеспечением ;Применения преобразователей для более ишрокого иласса приводов с двигателями постоянного тока.

.Задачей изобретения является создание устройствадля управления, обеспечивающего работу двух комплектов вентилей мостовых тиристорных преобразователей тока с исключением уравнительного тока без добавочных интервалов нечувствительности при восприятии заданного значения тока и обладающей хорошей динамической характеристикой при малых скоростях вращения, а также высокой предельной Частотой в этой области. Поставленная цель достигается тем, что кдночевой дискриминатор, входа которого предназначены для подключения двух опорных напряжений и заданного значения тока, подключен к бнстабильному триггерному каскаду и формирователю синхроимпульсов. Выходы бистабильного триггерного каскада непосредственно и -через распределительное устройство..дпя запирания управляющих импульсов соединены с обоими вентильными комплектами и с переключателем полярности, в то время как выход формирователя синхроимпульсов подключен к бистабильному триггерному каскаду. Вход формирователя синхроимпульсов связан с входным .блоком, выход которого подключен на вход распределительного блока для запирания управляющих импульсов. Другие входы распределительного блока для запирания управляющих импульсов соединены с выходами ключевого дискриминатора, состоящего

(предпочтительно из двух операционных усилителей. При зтом на один вход первого и на вход второго операционных усилителей включен регулятор числа оборотов, а остсхльные входы, соединены с блоком, вырабатывающим положительное и отрицательное опорные напряжения. Выходы, обоих операцнонных уснлителей, работающих в режиме переключения с гистерезисом,

0 включены на вход элемента HEHi.

Предпочтнтельно строить формирователь синхроимпульсов на двух генераторах, вырабатывакнцих синхроимпульсы, прнчем первый генератор соединен по входу с элементом НЕ-4 ключевого

5 дискриминатора и через первый элемент НЕ-ИЛИ, второй вход которого связан с входным блоком, состоящим -из логических элементов, и через первый вход элемента ИЛИ второй вход кото- .

0 рого через втореи генератор связан с выходом входного блока, включен на хроннрующий вход бистабильного триггерного касксща.

Кроме того, выходы первого и вто5рого операционных усилителей соединены с -входом и соответственно К-входом бистабильного трнггерного каскада.

На прямой и инверсный выходы би0стабильного триггерного каскада подключены оба вентильных комплекта, а также второй и третий элементы НЕ-ИЛИ для сравнения сигналов на 3-входе и прямом выходе и

5 соответсгвенйо на К -входе и Кнверсном выходе.

Для логической связи выходных сигналов второго и третьего элементов НЕ-ИЛИ и сигнала, поступающего с выхода элемента {}Е-И через связанное

0 с входным блоком элемент НЕ-ИЛИ,служит четвертый элемент НЕ-ИЛИ, на выход которого через элемент задержки подключен распределительный блок для запирания импульсов. Управление

5 переключателем полярности осуществляется по выходу бистабильного триггерного каскада.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства управления для двух

0 вентильных комплектов преобразователя тока; на фиг.2 - блок-схема отдельных узлов устройства управления и связи между ними; на фиг,- 3 и 4 временные диаграммы сигналов в уст5ройстве управления.

Для пояснения работы системы на фиг.1 представлены ее основные узлы. Ключевой дискриминатор 1, на входы которого подаются положительное и отрицательное опорные напряжения +U,

0 -и и заданное значение тока JQJ , соединен с бистабильным триггерным каскадом 2, связанным в, свою очередь с переключателем полярности 3, двумя вентильными комплектами 4 н 5 и

5 распределительным блоком б для запи рания импульсов, на выход которого включены оба венти льных комплекта. Кроме того бключевой дискриминатор подключен к формирователю синхроимпульсов 7 и непосредственно к распр делительному блоку для запирания им пульсов. Выход формирователя синхро импхгльсов 7/ к которому подключен входной блок 8, связанный с распределительным блоком 6 для аапиранкя импульсов, соединен с бистабильным триггерным каскадом 2. Ключевой дискриминатср 1 (фиг.2) состоит из двух операционных усилителей 9 и 10 и элемента 11, причем отрицательный вход первого операционного усилителя 9 образует первый вход, положительный вход вто рого операционного усилителя 10 второй вход, а связанный с отрицательным входом второго операционног усилителя 9 - третий вход ключевого дискриминатора 1. Выход элемента НЕ-М 11 через пер вый генератор 12, формирователь син хроимпульсов 7 и первый элемент НЕ-ИЛИ 13 соединен с первым элементом ИЛИ 14, на второй вход которого подключен второй генератор 15. На вход этого генератора 15 и на друго вход. элемента НЕ-ИЛИ 13 включен ятбройээлёмент ИЛИ 16 входного блока 8. Выход первого элемента ИЛИ 14 св зан с хронирующим Т-входом триггер 17, играющего роль бистабильного триггерного каскада 2, прямой выход которого Q подключен к переключателю полярности 3 и к первому комплекту вентилей, а его инверсный выход к второму ко лплекту вентилей 5. К выходам Q , Q триггера 17 подключен входы второго и третьего элементов НЕ-ИЛИ 18 и 19, остальные входы которых соединены с выходами операцио ных усилителей 9 и 10. Кроме того, выход первого операционного усилите ля 9 включен на 3-вход триггера 17 а выход второго операционного усили теля 10 - на К-вход. На четвертый элемент 20 подключены выходь второго и третьег элементов НЕ-ИЛИ 18- и 19, а через пятый элемент НЕ-ИЛИ 21, который по входу связан со вторым элементом ИЛИ 16, выход элемента НЕ-И 11. Выход четвертого элемента НЕ-ИЛИ 20 через элемент задержки 22 соединен с распределительным блоком 6 для-за пирания импульсов. На фиг.З представлены временные диаграммы основных сигналов на входах и выходах отдельных устройств системы управления для выбранного интервала времени, где приняты следующие обозначения: д - временная диаграмма заданного тока на входе ключевого дискриминатора 1; А-,А - выходные сигналы операцио) ных усилителей 9 и 10; выходной сигнал элемента НЕ-И 11; диаграмма управляющих импульсов на первом входе входного блока 8; сигнал длительности протекания тока на втором входе входного блока 8; выходной сигнал входного блока 8; выходной сигнсш второго генератора; выходной сигнал первого элемента НЕ-ИЛИ 13; выходной сигнал первого элемента ИЖ 14; А„,А-- вьдходныз сигналы триггера 17; , А /А io выхо)дные сигна в второго, третьего, пятого и четвертого элементов НЕ-ИЛИ 18-20; выходной сигнал элемента задержки времени 22; ток в двигателе постоянного тока. Устройство управления работает следующим образом. В результате сравнения фактического и заданного числа оборотов в регуляторе числа оборотов формируется заданное значение тока для регулятора тока в подконтуре регулирования тока. Это заданное значение тока является величиной, пропорциональной по величине и направлению требуемому моменту, и тем самым определяет выбор вентильного комплекта 4 и 5. При малом значении вследствие незначительной постоянной времени якоря двигателя постоянного тока ток в двигателе Эд- всегда прерывистый, путем сравнения заданного и фактического D{ значений тока в регуляторе тока формируется рассогласование, а на выходе регулятора тока появляется управляющее напряжение для устройства управления обоими вентильными комплектами 4 и 5. Для определения полярности заданного значения тока Лзс1( предназначены операционные усилители 9 и 10, образгующие вместе с элементом НЕ-И 11 ключевой дискриминатор 1. Предпочтительным является переключение операционных усилителей 9 и 10 с небольшим гистерезисом, чтобы . исключить непрерывное опрокидывание при незначительных изменениях заданного значения тока в процессе регулирования. Если величина заданного тока меньше опорных напряжений +IS, -а, то выходным сигналом обоих операционных усилителей 9 и 10 является сигнал LI Если положительное заданнов значение тока больше опорного напряжения (по величине) U г то на выходе первого операционного усилителя 9 появляется сигнал L , а на выходе второго операционного усилителя О - потенциал. Если отрицательное значение -1 больше по величине опорного напряжения U , то соотношение потенцигшов на выходах операционных усилителей обратное. Выходные сигналы Ад и А оЗоих оперсщионных усилителей 9 и 10 подгиотся на J и К-входы триггера 17 и пропускаютс; на прямой и инверсный входа Q ,Q при появлении синхроимпульса на Т-входе. Если на ,t)- и К-входы подается одинаковый потенциал Ь, то триггер 17 работает как делитель частоты, т.е. при каждом си 1хроимпульсе на входе Т переключа ются выходы Q ,QJ Синхроимпульсы и дпя триггера 17 вырабатываются двумя генераторами 12 и 15 в фориирователе синхроимпульсов 7. Первьй генератор 12 выдает синхроимпульс если один из операционных усили телей 9, 10 меняет выходной сигнал А , . Эти синхроимпульсы подаются на первый элемент НЕ-ИЛИ 13 и пропускаются только в том случае, если со второго элемента ИЖ 16 не поступает сигнал длительности проте кания тока 1 g)( ч или управляющий и пульс Agy . Второй генератор 15 вьдает синхроимпульсы . только в том случае, если с элемента ИЛИ 16 сигнализируется нулевое значение то кавили конец управляющего импульса. В первом элементе ИЛИ 14 выходное сигналы А и первого элемента НЕ-И1И 13 и второго генератора 15 суммируются и подаются на хронирующий Т-вход триггера 17. Второй и третий элементы НЕЧ1ЛИ 18 и 19 служат для сравнения сигнгшов AQ, А н 3-входе и на прямом выходе Q , а та же на Кнвходе и на инверсном выход б триггера 17. Если на D и К-входы подается потенциал L при Рзод либо потенциалы на J-входе и выход Q или на К-входе и на выходе б ра личны, то с выхода второго и третье го элементов НЕ-ИЛИ 18 и 19 выдаетс потенциал Н. На выходе четвертого элемента ,НЕ-ИЛИ 20 появляется потенциал Ь пр I I ОI тогда, когда существуют сигнал длительности протекания тока или управляющий импульс, либо при .изменении полярности JQ при условии | Эо 1 / U ) при наличии сигнала длительности протекания тока во входном блоке 8. Подача управляющих импульсов прекращается. Элемент задержки 22 учитывает время восстановления тиристоров в Jeнтильных комплексах 4 и 5 после прохождения тока. Если теперь величина оказывается ниже величины опорного напряжения и , то на J- и К-входы триггера 17 всегда подае тся потенциал L . Через выходы Q , Q триггера 17 отпирается один из комплектов вентилей 4 и 5, и переключатель полярности 3 для управляющего напряжения устанавливается так, что управляющий импульс вызывает прохождение тока. Затем через элемент задержки 22 вводится запирание импульсов для обоих вентильных комплектов 4 и 5 и ток падает до нуля. Теперь второй генератор 15 на хронирующий Т-вход триггера 17 подаёт импульс А, и триггер 17 опрокидьавается. За счет этого выбирается другой вентильный комплект 4, 5, а переключатель полярности также переключается. По истечении времени задержки элемента 22 импульсы отпираются, и управляющий импульс вызывает прохождение тока в другом вентильном комплекте. Таким образом, в области малых значений достигается заданное значение тока подобно тому, как это ПРОИСХОДИТ в схеме с уравнительным током, и обеспечивается -непрерывное управление двигателем постоянного тока. Если задаиное значение тока Ззо( по величине превышает опораобнапряжение и , то на Э- ijj К-входы триггера 17 с операционных усилителей 9 и. 10 подаются различные потенциалы в соответствии с псЗлярностьюЭздг Если опера1в1онные усилители 9 и. 10 переключаются согласно полярности (j, то в первом генераторе 12 вырабатывается Импульс А , При нулевом значении тока этот импульс fi nocTyпает на хронирующий Т-вход триггера и переключает его в зависимости от сигналов на Э- и К-входах, а также от выбранного вентильного комплекта 4,5. При протекании тока после переключения операционного усилителя 9 или 10 через второй, третий и четвертый элементы НЕ-ИЛИ 18-20 немедленно : обеспечивается запирание импульсов для обоих комплектов вентилей 4 и 5, а сформированный в результате переключения импульс А, генератора 12 запирается первым элементом НЕ-ИЛИ 13. После спадания тока до -нуля второй генератор поступает на хронирующий вход триггера 17 и переключает его в соответствии с сигналом на предварительно выбранном D-, К-входе. После истечения времени задержки элемента 22 импульсы отпираются, и ток может протекать через вентильные комплекты 4 и 5. В области, где заданный ток по величине больше опорного напряжения U , работает один из вентильных комплектов. В области прерывистого тока, хотя во втором генераторе 15 всегда вырабатывается импульс нулевого тока ,который подается на хронирующий Т-вход триггера 17, однако это не приводит к переключению без изменения полярности на входах Э К-триггера, что обт.ясняется принципом работы J, К-триггеров.

hod

AW

ЛГ1

Таким образом, устройство управле. ния в сочетании с регулятором не приводит к возникновению добавочных интервалов нечувствительности приреверсировании двигателя и при использовании малоиндуктивных двигателей постоянного тока обеспечивает быстродействующие варианты приводов.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

22